Zookeeper 脑裂问题

1. 脑裂

一般脑裂都是出现在集群环境中的。指的是一个集群环境中出现了多个“大脑”（类似zookeeper的master、elasticsearch的master节点）。原本是统一的一个集群对外提供服务的，现在变成了多个集群同时对外提供服务，如果断了的网络突然联通了，那么此时就会出现问题了，多个集群刚刚都对外提供服务了，数据该怎么合并，数据冲突怎么解决等等问题。

出现的原因：可能就是网络环境有问题如断开，假死等等，导致一部分slave节点会重新进入崩坏恢复模式，重新选举新的master节点，然后对外提供事务服务。

例如机房A和机房B通信，一个6个节点，选举机房A的一个节点为master节点。

当机房A和机房B出现通信网络故障，如下图会导致机房B重新选举master。在网络恢复后就会出现两个master。

解决方法:

1. 采用冗余心跳通信
   • 集群中采用多种通信方式，防止一种通信方式失效导致集群中的节点无法通信。
2. 采用过半原则

2. 过半原则

可用节点数量 > 总节点数量/2 。注意是 > , 不是 ≥。

在领导者选举的过程中，如果某台zkServer获得了超过半数的选票，则此zkServer就可以成为Leader了。

作用：

1. 快速选举
   • 因为这样不需要等待所有 zkServer 都投了同一个 zkServer 就可以选举出来一个Leader 了，效率比较高
2. 防止脑裂
   • 拿上面的图来说，n = 6，那么set.size要为4（4>3）就是在机房A和机房B中有4个节点才能选举新的master节点。如图二，机房A和B断了，机房B只有3个节点，是无法选举新的master节点的，所以就保证了即使机房A和B之间的网络断了，机房B也不会选举新的master节点，这样 zookeeper 也就能避免了脑裂问题。

3. 集群节点为奇数的原因

3.1 防止由脑裂造成的集群不可用

• 假如zookeeper集群有5个节点，发生了脑裂，脑裂成了A、B两个小集群：
  1. A ： 1个节点 ，B ：4个节点 
  2. A ： 2个节点， B ：3个节点

上面这两种情况下，A、B中总会有一个小集群满足 可用节点数量 > 总节点数量/2 。所以zookeeper集群仍然能够选举出leader，仍然能对外提供服务。

• 假如zookeeper集群有4个节点，同样发生脑裂，脑裂成了A、B两个小集群：
  1. A ： 1个节点 ，B ：3个节点
  2. A ： 2个节点， B ：2个节点

情况1 是满足选举条件的。 但是情况2 就不同了，因为A和B都是2个节点，都不满足可用节点数量 > 总节点数量/2 的选举条件， 所以此时zookeeper就彻底不能提供服务了。

3.2 在容错能力相同的情况下，奇数台更节省资源

leader选举，要求 可用节点数量 > 总节点数量/2 。

• 假如zookeeper集群1 ，有3个节点，3/2=1.5 , 即zookeeper想要正常对外提供服务（即leader选举成功），至少需要2个节点是正常的。换句话说，3个节点的zookeeper集群，允许有一个节点宕机。
• 假如zookeeper集群2，有4个节点，4/2=2 , 即zookeeper想要正常对外提供服务（即leader选举成功），至少需要3个节点是正常的。换句话说，4个节点的zookeeper集群，也允许有一个节点宕机。

集群1与集群2都允许1个节点宕机的容错能力，但是集群2比集群1多了1个节点。多列举几个：2->0; 3->1; 4->1; 5->2; 6->2 就会发现一个规律，2n 和 2n-1 的容忍度是一样的，都是 n-1。在相同容错能力的情况下，本着节约资源的原则，zookeeper集群的节点数维持奇数个更好一些。

3.3 集群节点数量最少为3个

集群规则为：2N + 1 台，N > 0，即最少需要 3 台。两个节点，挂掉一个节点后，剩余节点无法满足过半原则，便不能提供服务。